基于多载波环融合的GPS高动态信号跟踪方法

研究全球定位系统(GPS)导航高动态接收跟踪信号精度优化问题,针对GPS在高动态环境下信号跟踪精度不高,并容易失锁的问题,提出了一种新的跟踪方法。基于锁相环,锁频环,四象限反正切鉴频器和锁频环辅助锁相环构建多载波环相融合的跟踪环,利用频率和相位判决因子,调整选用不同跟踪环更新本地载波频率发生器以实现稳定跟踪。仿真结果表明,提出的方法在环路噪声带宽较小的情况下能够成功地跟踪加速度为150g的超高动态GPS信号,并在高动态环境下提高了GPS信号的跟踪精度,为多载波设计提供了参考依据。     

基于模糊控制的GPS高动态载波跟踪算法

卫星导航接收机载波跟踪环路通常采用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式,传统FLL辅助PLL载波跟踪环路中,FLL与PLL同时工作,载波环无法根据载体动态进行调整,充分发挥出FLL与PLL的优势,因此,提出一种基于模糊控制的FLL辅助PLL(FAFPLL)载波跟踪环路结构,其关键是对PLL和FLL的环路增益进行调...     

GPS软件接收机载波跟踪环路鲁棒滤波算法

在全球定位系统(GPS)软件接收机中,环路滤波器对噪声抖动的抑制作用,是用户精确连续跟踪卫星信号的重要保证.本文用噪声未知但有界的假设,代替了传统方法中噪声统计特性已知的苛刻要求,应用半定规划方法将滤波问题转化为凸优化问题,提出了载波跟踪环路鲁棒滤波算法,获得了包含多普勒频移的置信椭球,解决了复杂多变环境下GPS软件接收机的滤波跟踪问题.应用模拟载波信号和实际卫星信号对该算法进行验证,结果表明该方法能够连续有效跟踪GPS卫星信号,为GPS软件接收机设计环路滤波器提供了新的思路.     

基于UKF的高动态GPS载波跟踪

在高动态环境下,传统的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪．本文提出一种改进的基于无迹卡尔曼滤波的高动态载波跟踪方法,采用频率快速牵引方法来保证滤波快速收敛,并加入了一种载波幅度的估计方法．利用美国喷气推进实验室高动态载体模型对环路的跟踪性能进行了测试．测试结果表明,该方法在高动态环境下不仅能快速牵入和锁定载波信号,而且在高达lOOg／s的加加速度作用过程中也能持续精确的跟踪．     

一种新的高动态GPS载波跟踪算法

提出了基于无迹粒子滤波（UPF）算法的高动态GPS载波跟踪环路,仿真分析了该方案在高斯噪声和非高斯噪声环境下对高动态GPS信号的跟踪性能,并与分别基于扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）、粒子滤波（PF）及扩展卡尔曼粒子滤波（EPF）这四种算法的载波跟踪环路进行了性能对比。仿真结果表明,基于UPF估计器的载波跟踪环路在高动态、弱信号以及非高斯噪声环境下具有优越的跟踪性能,既可以提高跟踪精度,又解决了非高斯噪声干扰问题。通过模拟实验验证了该方案的有效性。     

INS加速度信息辅助GPS载波跟踪方法研究

为了解决GPS接收机载波跟踪环路在高动态环境下很容易失锁的问题,提出了一种利用INS加速度信息来辅助接收机跟踪环路的方法。该方法利用INS和GPS组合滤波后的信息以及INS的加速度信息,计算多普勒变化率,加入到跟踪环路中,为载波跟踪提供辅助。文中通过仿真实验,完成了对该GPS定位精度以及跟踪环性能的分析验证。实验结果表明,利用INS加速度信息辅助GPS接收机,有效地降低了动态对载波环的影响,提高了载波环的动态跟踪性能,同时通过降低载波环噪声带宽,提高了载波环的跟踪精度。     

基于ESMF 算法的GPS 信号多普勒频率估计

针对GPS 接收机对载波信号的跟踪性能受到不同类型噪声的影响, 且这些噪声的统计特性很难得到的问题, 提出一种基于扩展集员滤波(ESMF) 的解决方法. 该方法根据载波信号中噪声统计特性未知但有界(UBB) 的特点, 设定合理的噪声边界, 将UBB噪声包含在椭球集合内; 利用集员的思想实现载波信号多普勒频率的在线非线性估 计, 且估计过程中同时能够检测系统坏值的发生时刻. 仿真中, 模型选取三维空间运动的载体. 仿真结果表明, ESMF在处理该模型时是一种有效的鲁棒估计算法.

     

高动态下GPS信号跟踪环路的仿真研究

GPS信号跟踪过程是GPS接收机的核心组成部分,它是将捕获阶段得到的各项参数进行精确估计的过程,实现本地生成信号与输入信号的准确同步。以高动态环境为前提,模拟生成GPS信号,改变卫星信号的加加速度,模拟高动态下所引起的多普勒频移,分别使用传统跟踪环路与扩展卡尔曼滤波环路对信号进行跟踪。仿真结果显示,扩展卡尔曼滤波跟踪环路更加稳定,精度有所提高。     

一种适用于多普勒高阶变化率的载波跟踪算法

针对多普勒高阶变化率的载波跟踪问题,分析了现有二阶锁频环辅助三阶锁相环的局限之处,设计了一种三阶锁频环辅助四阶锁相环的载波跟踪算法,从理论上证明了该算法可以对多普勒高阶变化率信号进行无误差跟踪,并根据环路传递函数和环路带宽,推导出了环路所有参数的计算方法,最后通过环路模式切换及环路带宽设置策略,既加快了整个载波跟踪环路的收敛速度,又提高了载波频率跟踪精度,保证了跟踪的稳定性。仿真结果表明,对于多普勒高阶变化率信号,该算法能够有效地完成信号的载波跟踪并正常解调出原始数字信息,因此有较高的应用价值。     

新的全球定位系统弱信号高灵敏捕获算法

通过对弱信号条件下的全球定位系统(GPS)捕获算法的分析,建立了相干累加—非相干累加结合捕获算法的信号模型及检测概率模型。为了提高强弱信号并存时GPS卫星信号的捕获性能,提出一种采用序贯概率比检测方法的GPS捕获算法。对该方法和相干累加—非相干累加算法的检测概率、时间复杂度进行了分析比较,并进行了仿真验证。通过理论分析和计算机仿真,证明该方法在保证较高检测概率性能情况下,可以有效地缩短强弱信号并存时的检测时间,提高对GPS弱信号的捕获性能。     

高动态GPS信号的捕获方法及性能

分析了基于分段匹配滤波器（PMF）-FFT实现高动态GPS信号捕获的子相关长度和FFT运算点数对捕获性能的影响,推导出多普勒频移捕获的范围和精度值,针对PMF-FFT捕获的多普勒频移分辨率低的缺点,提出了采用最小二乘法对幅频响应最大峰进行曲线拟合的方法来提高多普勒频率捕获精度的方案,最后对高动态GPS信号的捕获进行了仿真。结果表明：该方法可以很好地实现高动态GPS信号的快速精确捕获,并可以有效地缩短捕获时间和节省硬件资源。     

基于小波处理的高灵敏度GPS信号捕获方法

针对传统全球定位系统（GPS）弱信号高灵敏度捕获算法运算效率低的问题,提出了一种经过小波滤波预处理的同步数据块累加捕获方法。通过对采样的中频信号进行小波滤波预处理,根据有用信号与噪声在小波变换时所具有的不同特性来提高信噪比,同时降低基带处理的数据量;采用经过频率补偿后的同步数据块累加方法,减小多普勒频移搜索空间,提高运算效率,并能显著提高信噪比。仿真结果表明,与传统的高灵敏度捕获方法相比,该方法在捕获同样指标的微弱信号时,可以有效缩短捕获时间,改善微弱信号的捕获性能。     

多干扰下GPS接收机抗干扰自适应算法

为了找到一种适合于全球定位系统(GPS)接收机抗压制性干扰的方法,在介绍自适应数字波束形成的基础上,研究了直接矩阵求逆(SMI)和GS自适应算法的基本原理,在GS算法的基础上进行了改进,在均匀线阵中对各算法进行仿真,比较了各算法的优缺点,在运算量小和抗干扰性能稳定的前提下,认为改进的GS算法是适宜于工程实现的一种好方法.     

基于因子图算法的INS/GPS信息滞后处理方法

针对全球定位系统（GPS）信息滞后导致惯性导航系统（INS）/GPS组合导航系统实时性差的问题,利用因子图算法可以在一个信息融合时刻处理各信息源不同时刻量测信息的特点,提出了一种INS/GPS信息滞后处理方法。在系统接收到GPS信息之前,因子图模型中只添加关于INS信息的因子节点,经增量推理求出组合导航结果,保证系统的实时性。待系统接收到GPS信息之后,再将关于GPS信息的因子节点添加到因子图模型中,修正INS误差,从而保证系统长时间高精度运行。仿真结果表明,当上一时刻实时导航状态量对INS误差修正效果随GPS信息滞后时间变长而逐渐变差时,可以采用上一时刻刚刚完成量测更新的导航状态量实现INS误差的有效修正。因子图算法在保证系统精度的前提下,避免了GPS信息滞后对INS/GPS组合导航系统实时性的不良影响。     

带噪声抑制的GPS姿态测量算法

利用GPS载波相位测量载体的姿态时,各种误差源对定姿精度有很大影响。基于载波相位双差观测模型,分析了载波相位误差和接收机到卫星的可视矢量（LOS）误差以及这些误差在姿态测量中的影响权重。针对传统最小二乘方法中仅考虑观测矢量噪声的局限性,在基线解算过程中采用同时考虑LOS组成的设计矩阵和观测矢量噪声的总体最小二乘（Total Least Squares,TLS）方法,并从理论和实验两个方面证明该方法能有效抑制噪声影响,提高姿态解算的精度。     

基于GPS残迹的分布式导航算法

全球定位系统(GPS)通信中断等问题经常导致寻路导航系统的失效。为实现寻路导航系统的有效容灾,提出基于GPS残迹的分布式导航算法GVDN。给出算法的主要思想、算法模型、数据结构及运行流程,应用蒙特卡罗方法设计道路可通行程度评估方案,并进行算法效能分析。仿真实验结果证明,该算法具有较好的容灾性能和响应速度。     

GPS移动用户台的研制

本文介绍了一种基于ＶＰ＿ＯＮＣＯＲＥ ＧＰＳ ＯＥＭ板的ＧＰＳ移动用户设备，分析了系统构成，硬件设备性能，主要组成单元的功能及关键接口电路和软件流程。     

车载GPS与双DR组合定位系统的设计与实现

本文通过分析GPS和航迹推算(DR)进行车辆定位导航的优缺点,提出GPS与双DR组合定位的系统方案,并且介绍了该系统的硬件和软件实现方法。跑车实验结果表明所设计的车载组合定位系统具有较高的精度和可靠性。